基于二级近似离散复镜像法的低频电磁格林函数计算

本文讨论了利用二级近似离散复镜像法实现低频格林函数快速、精确的计算.通过数值分析,给出了在低频电磁场计算中该方法近似参数的选取原则.(1)二级近似的积分区间里谱格林函数采样个数N为十倍的近似多项式的个数M;(2)总的积分区间L_2大小约为40/r,r为收发距离;(3)两个积分区间的分界值L_1为总的积分区间大小L_2与第二个积分区间采样数N_1的比值的Q倍;(4)Q的最优值根据谱格林函数拟合相对误差随Q值变化的近似误差曲线与横轴的交点来确定.将该参数选取原则应用到有限长双极源电磁场计算中,计算得到的视电阻率和直接积分结果吻合,且具有更高的精度,表明本文提出的计算方案是可行的.

海洋环境中水平电偶极子电磁场特征分析

海洋环境中人工源电磁信号可以用来进行海洋资源勘查、钻前储层评价以及海洋环境中的通信,具有重要的研究意义.为了研究可控源装置在海洋环境中产生的电磁响应特征,本文针对典型海洋层状导电模型,利用由虚界面法获得的电磁场表达式,结合离散复镜像法实现了长导线源产生的电场和磁场的计算.通过数值计算结果可以看出:1)不同的场分量的空间分布规律不同;2)不同方向的Ex分量相对Hy分量受空气波的影响较小,故海洋电磁法勘探应选用Ex分量测量,而海洋通讯系统应选择接收Hy信号;3)同线方向Ex分量相对于赤道方向对海底高阻层的反映明显.本文的研究内容对海洋可控源电磁法测量方式的选择以及通信技术的研究具有指导意义.

左手媒质基片微带天线的特性研究

将离散复镜像方法推广到左手媒质基片的格林函数计算中,并应用矩量法对左手媒质基片微带天线的辐射特性进行了研究。这种新型天线在左手媒质基片负介电常数的绝对值小于或等于负磁导率绝对值时,可以得到与传统微带天线相类似的方向图;而在负介电常数的绝对值远大于负磁导率的绝对值时,所得到的方向图具有主瓣宽度窄,仰角低的特点。针对这一全新的辐射特性,提出了左手媒质基片微带天线作为高指向性天线的应用。

离散复镜像理论对近地电偶极子的应用

对近地电偶极子赫芝矢位中的索末菲积分,仅用 Prony 法,对其被积函数分式部分进行指数函数逼近,可得到近地电偶极子的一串离散镜像,而这类积分就可看作这些镜像在观察点的解。采用此方法大大节省了计算时间,所得结果与沿实轴数值积分结果吻合很好。对索末菲积分在实轴上可能遇到的奇异点,采用分部积分法消去之,避免了给数值积分带来的麻烦。

埋地目标体矢量电磁散射的一种快速正演算法

利用积分方程方法以及半空间并矢格林函数的快速算法对埋地目标体矢量电磁散射进行正演计算 .首先 ,利用半空间电场并矢格林函数建立起埋地目标体的体积分方程 .然后通过将空间偏导转移至格林函数谱域积分的积分号之外 ,并采用离散复镜像方法来近似余下的零阶索末菲积分 ,进一步得到并矢格林函数各个分量的闭合形式 .由于避免了对索末菲积分的繁琐数值计算 ,使得生成反应矩阵和计算散射场时由半空间并矢格林函数计算带来的瓶颈问题得到较好的克服 ,因而极大地提高了埋地目标体电磁响应正演计算效率 ,同时也能保证足够的精度 .

离散复镜像方法中的积分路径与展开函数的研究

该文分析了二级离散复镜像方法中的积分路径与展开函数,给出了正确的展开函数,提出了一种新的积分路径,可以用来快速计算微带结构的空间域格林函数。采用该方法计算了一个5层微带结构的空间域格林函数,证实了本文方法的有效性。

离散复镜像法在海水极低频电磁波传播计算中的应用

该文利用并矢格林函数法求解海水中水平电偶极子辐射场的矢量位和标量位格林函数。将在高频领域获得广泛应用的离散复镜像法引入海水里极低频电磁波传播计算中。高频和极低频情况下的波数公式不同导致积分路径发生变化,该文提出了一条新的适用于极低频情况的积分路径。使用广义笔函数束法将被积函数表示成指数和的形式,使用二级离散复镜像法得到空气-海水-海床3层水平分层模型的空间域闭式格林函数。基于混合位积分方程对电场进行了计算。与软件FEKO和WHAM的结果比较说明离散复镜像法在极低频电磁波传播计算中是有效的,并且在远区比WHAM能更好地体现出电场的衰减趋势。

近地短波鱼骨天线矩量法建模及应用

结合等效电路理论和离散复镜像方法,对架设在有耗地面上方的水平鱼骨天线进行矩量法建模,计算了其短波段内的输入阻抗、方向图、效率和增益。在分析双鱼骨天线的基础上,从抗极化衰落的角度提出并分析了一种正交鱼骨天线。仿真结果表明,所用方法准确地考虑了有耗地面的影响以及各振子间的互相耦合,具有很高的精度。

地面对对数周期天线阵列影响的近似镜像法分析

实际地面对短波对数周期天线(log-periodic dipole antenna, LPDA)阵列特性的影响,不能用镜像法分析.介绍了Sommerfeld积分,给出了近似镜像法分析时的水平极化扇形LPDA阵列的方向图函数;针对一个2×4的阵列,利用Matlab编程,计算了阵列的电特性,并就干地与湿地2种情形进行了比较;实践表明:理论分析与计算结果对短波LPDA阵列的布局具有一定的指导意义.

用二维DCIM计算分层媒质中场源点不同层时的格林函数

采用二维离散复镜像法(discrete complex image method,DCIM)计算分层媒质中场点和源点不在同一层时的格林函数。运用二维旋转子空间不变法(estimation of signal parameters via rotational invariant tech-nique,ESPRIT)将谱域核函数表示成二维指数级数的形式,利用Sommerfeld恒等式得到场源点不同层情况下空域内的闭式格林函数,避免了插值方法的繁琐运算。数值仿真结果证明了其正确性和有效性。

离散复镜像法求取层状介质的格林函数

对分层地层进行井间电磁成像时,需要求取分层介质中的格林函数。利用频率域中电磁场的边界条件,求出频率域分层介质的格林函数,再利用傅里叶逆变换,将格林函数变换到空间域,得到以Sommerfeld积分形式表达的解。为了避免积分中的奇异性,利用离散复镜像法将积分核用复镜像的指数求和式表示,引入广义函数束方法,可以在不提取积分核中表面波项的条件下,采用数值方法提取准静态项,给出复镜像点的数目、位置和强度,使得该方法在多层介质情况下对格林函数的计算更为有效。对一个7层介质中的垂直磁偶极子的矢量势和标量势进行了计算,离散复镜像法与Sommerfeld精确积分的结果吻合较好,说明离散复镜像法是比较准确的。

基于三角面元剖分的全波信号完整性建模方法

推导了一种采用三角面元剖分和RWG(Rao-Wilton-Glisson)基函数的部分元等效电路(PEEC)方法,在此方法中采用了离散复镜像(DCIM)来计算格林函数。对于有拐角的印刷电路板(PCB)走线,同传统PEEC的四边形剖分方法相比,采用RWG基函数定义的三角形剖分方法有更高的计算精度和计算效率;不同于一般的使用准静格林函数的PEEC方法,在高频条件下,采用离散复镜像的PEEC方法的计算结果依然准确,并可以兼容HSPICE仿真信号完整性(SI)问题。给出了联合使用PEEC和HSPICE仿真得到信号眼图的结果,将实际PCB板走线S参数的仿真结果和测量结果进行了对比。实验结果表明:RWG-DCIM-PEEC是一种有效的SI仿真与分析方法。

一种计算有耗媒质中跨界目标电磁散射的高效算法

为了克服传统离散复镜像法计算有耗媒质中索莫菲尔德积分的不足,提出了一种基于增强离散复镜像法的插值算法。当场点和源点位于分界面两侧时,谱域格林函数中同时包含场点和源点位置坐标,传统二级离散复镜像法无法一次拟合复指数参数,考虑将谱域核函数对场点坐标分离,然后建立复镜像参数随源点坐标的一维插值表,从而可以对复镜像参数进行插值运算;当场点和源点均位于有耗媒质中时,二级离散复镜像法的采样路径会带来错误,提出对谱域核函数进行形式变换再进行求解,从而使插值法适合有耗媒质中格林函数的计算;为了扩大传统二级离散复镜像法的横向计算距离,在对复镜像参数进行复指数级数拟合时,选择增强离散复镜像法的采样路径。该方法同传统对格林函数进行插值的方法相比,在计算复杂度降低的同时,效率和精度都获得了大大提高。

近地垂直对数周期天线的性能分析

采用混合位电场积分方程结合矩量法分析近地垂直对数周期天线,运用微波网络理论处理馈源问题,分别利用二级离散复镜像法和一种快速方法计算近、远场的Sommerfeld积分,较好地解决了分层媒质中电磁辐射与散射问题中的棘手问题,其方法简练,理论完备,结果与有关文献吻合良好,证实了该方法的正确性和通用性。

一种有效计算有耗分层媒质中格林函数的方法

以两层平面分层媒质为例,讨论了不同情况下空域格林函数的计算方法,指出了有耗平面分层媒质情况下传统方法的缺点,提出采用二维离散复像法(2D-DCIM)处理有耗平面分层媒质中的格林函数,并对积分路径做了相关要求,得到了同时包含场点纵坐标z和源点纵坐标z′及场源点横向距离ρ的格林函数的空域闭式表达式。所得结果与数值积分法的结果吻合良好,证实了该文方法的正确性。

粗糙海面上三维金属目标的电磁散射特性分析

该文采用矩量法(MoM)计算粗糙海面上三维金属目标的电磁散射特性。计算了位于半空间媒质中的电偶极子和磁偶极子的矢量位并矢格林函数和标量位格林函数,并将其应用于矩量法中。把海水视为下半空间媒质,粗糙海面为位于上半空间中的介质表面。通过建立介质和金属混合目标的积分方程,并采用迭代方法求解矩阵方程以得到该模型的散射特性,数值结果验证了本文方法的有效性。

一种快速计算分层媒质中三维目标电磁散射的方法

基于稳定双共轭梯度-快速傅立叶变换(BCGS-FFT)和离散复镜像方法(DCIM),快速求解了平面分层媒质中三维目标电磁散射.首先引入离散复镜像方法用以加速并矢格林函数的计算,并针对三维问题,采用了裂项计算并矢格林函数,进一步减少了时间需求.然后在离散积分方程中采用弱模式并矢格林函数,降低了积分方程的奇异性,加快了迭代算法的收敛.数值结果表明,本文方法计算耗时较改进前减少90%,适于电大尺寸问题的求解.

近地对数周期偶极天线的分析

采用矩量法结合离散复镜像法求解近地对数周期偶极天线的电流分布 ,用基于驻相法的远场Som merfeld积分近似公式求解辐射场。在计算广义阻抗矩阵元素时 ,利用矩阵的互易性和天线阵的结构对称性进行了算法优化 。

采用二级离散复镜像法分析同轴馈电微带天线的输入阻抗

采用基于二级离散复镜像法的矩量法,分析了同轴馈电的任意形状微带天线的输入阻抗.该方法采用二级离散复镜像方法求解空间域的格林函数,与直接数值积分方法相比,提高了计算格林函数的速度.采用简化的附加模基函数模拟贴片与探针相连处的电流分布,降低了计算的复杂度.计算了两个不同形状的微带贴片天线的输入阻抗,所得的计算结果与实验结果吻合良好.

采用二级DCIM法计算微带结构的空域格林函数

基于混合双位积分方程(MPIE)的矩量法是目前分析微带结构的主要方法之一.MPIE算法的核心是空域格林函数的求解.提出了二级离散复镜像法(DCIM)与表面波处理相结合的方法对空域格林函数进行计算.根据表面波的性质,提出了2种二级DCIM和表面波相结合的方案,分段比较两方案的差别,找出最佳的结合方式.通过比较,最终将整个区域划分为近区域和远区域.在近区域采用二级DCIM和表面波相结合的方式进行计算,在远区域则主要考虑表面波的作用,从而弥补了二级DCIM在远区计算时的偏差.该方法完善了二级DCIM算法,为空域格林函数的求解以及MPIE算法的应用提供了有效的途径.